DE102012109091A1 - Hydraulic cylinder mounted in pivotal arm of tilting and construction machines, has protective tube that includes rectangular cross-section accessed in every operating position of piston on working cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder, insbesondere für Kippbewegungen z. B. in Baumaschinen, mit einem Arbeitszylinder, einem Kolben, der eine durch einen Zylinderkopf des Arbeitszylinders geführte Kolbenstange aufweist, und einer Schutzeinrichtung für die Kolbenstange, wobei der Arbeitszylinder mantelseitig zumindest einen Hydraulikanschluss für die Zuführung einer Hydraulikflüssigkeit aufweist und der Kolben unter der Wirkung der Hydraulikflüssigkeit einen durch Anschläge begrenzten Kolbenhub ausführt. The invention relates to a hydraulic cylinder, in particular for tilting movements z. B. in construction machines, with a working cylinder, a piston having a guided through a cylinder head of the working cylinder piston rod, and a protective device for the piston rod, wherein the working cylinder shell side has at least one hydraulic connection for the supply of hydraulic fluid and the piston under the effect of Hydraulic fluid executes limited by strokes piston stroke.
Der Begriff "Hydraulikzylinder" ist eine fachübliche Bezeichnung für eine Zylinder-Kolben-Anordnung, die als Arbeitselement in der Hydraulik eingesetzt wird. Mittels der Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. des Hydraulikzylinders wird Energie aus einer Hydraulikflüssigkeit, die von einem hydraulischen Druckspeicher oder einer Hydraulikpumpe geliefert wird, in eine linear wirkende Kraft umgesetzt. Die Kolbenstange des Hydraulikzylinders besteht im Regelfall aus Stahl, dessen Oberfläche geschliffen und verchromt ist. Bei vielen Anwendungen, insbesondere bei Anwendungen des Hydraulikzylinders in Kippvorrichtungen und Baumaschinen, muss die beim Ausfahren freiliegende Kolbenstange mechanisch vor Beschädigungen geschützt werden. Die Schutzeinrichtung muss in der Lage sein, größere Kräfte aufzunehmen. Sie soll konstruktiv einfach, robust und leicht zu montieren sein.The term "hydraulic cylinder" is a common name for a cylinder-piston assembly, which is used as a working element in the hydraulic system. By means of the cylinder-piston arrangement or the hydraulic cylinder, energy is converted from a hydraulic fluid, which is supplied by a hydraulic pressure accumulator or a hydraulic pump, into a linear-acting force. The piston rod of the hydraulic cylinder is usually made of steel, the surface of which is ground and chrome-plated. In many applications, especially in applications of the hydraulic cylinder in tipping devices and construction machinery, the exposed on extension of the piston rod must be mechanically protected from damage. The protective device must be able to absorb larger forces. It should be structurally simple, robust and easy to assemble.
Es ist bekannt, eine Federbandspirale als Schutzeinrichtung für die Kolbenstange zu verwenden, die an einem Ende am dem Arbeitszylinder abgestützt und an ihrem anderen Ende mit der Kolbenstange verbunden ist. Die Windungen der Federbandspirale überlappen sich teilweise, so dass die Federbandspirale beim Aus- und Einfahren der Kolbenstange teleskopierende Bewegungen ausführen kann. Die Federbandspirale ist in der Herstellung teuer. Bei einem Bruch der Federbandspirale besteht ferner die Gefahr, dass der Federstahl die Oberfläche der Kolbenstange mechanisch beschädigt. It is known to use a spring band spiral as a protective device for the piston rod, which is supported at one end on the working cylinder and connected at its other end to the piston rod. The turns of the spring band spiral partially overlap, so that the spring band spiral when extending and retracting the piston rod can perform telescoping movements. The spring band spiral is expensive to manufacture. If the spring band spiral breaks, there is also the risk that the spring steel mechanically damages the surface of the piston rod.
Im eingebauten Zustand verbindet der Hydraulikzylinder zwei zueinander verschwenkbare Bauteile einer Vorrichtung bzw. einer Maschine, wobei der Hydraulikzylinder in vielen Einbausituationen teilweise verdeckt zwischen vertikalen Wandflächen angeordnet ist. Dabei führt der Hydraulikzylinder beim Stellhub des Kolbens Schwenkbewegungen aus, wobei sich zwischen der Außenfläche des Hydraulikzylinders und angrenzenden Wandflächen Scher- und Quetschstellen ausbilden können. Ein Eingriffschutz zur Beseitigung eines Verletzungsrisikos für Gliedmaßen ist anzustreben.When installed, the hydraulic cylinder connects two mutually pivotable components of a device or a machine, wherein the hydraulic cylinder is arranged partially hidden between vertical wall surfaces in many installation situations. In this case, the hydraulic cylinder executes pivoting movements during the adjusting stroke of the piston, whereby shearing and crushing points can form between the outer surface of the hydraulic cylinder and adjacent wall surfaces. An intervention protection to eliminate a risk of injury to limbs should be sought.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schutzeinrichtung für die Kolbenstange eines Hydraulikzylinders so auszubilden, dass sich bei einer Schwenkbewegung des Hydraulikzylinders im Zuge einer Hubbewegung der Kolbenstange keine Scher- und Quetschstellen zwischen Außenflächen des Hydraulikzylinders und angrenzenden vertikalen Wandflächen, die einen Einbauraum für den Hydraulikzylinder begrenzen, ausbilden. Ferner soll die Schutzeinrichtung konstruktiv einfach und robust sein. Against this background, the invention has the object, the protective device for the piston rod of a hydraulic cylinder in such a way that during a pivoting movement of the hydraulic cylinder in the course of a stroke of the piston rod no shearing and squeezing between outer surfaces of the hydraulic cylinder and adjacent vertical wall surfaces, the installation space for the hydraulic cylinder limit, training. Furthermore, the protective device should be structurally simple and robust.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Hydraulikzylinder nach Anspruch 1.The invention and solution to this problem is a hydraulic cylinder according to
Erfindungsgemäß besteht die Schutzeinrichtung des Hydraulikzylinders aus einer an der Kolbenstange befestigten Kopfplatte sowie einem mit der Kopfplatte fest verbundenen steifen Schutzrohr, wobei das Schutzrohr einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, länger ist als der maximale Kolbenhub des Kolbens und in jeder Funktionsstellung des Kolbens zumindest einen Abschnitt des Arbeitszylinders umfasst. Das Schutzrohr ist insbesondere als formstabiler Blechkörper ausgebildet und weist vorzugsweise eine an den Querschnitt des Schutzrohres angepasste Außenkontur auf. Die Kopfplatte und das Schutzrohr können verschweißt, das heißt durch Schweißnähte miteinander verbunden sein. Alternativ ist auch eine Schraubverbindung möglich.According to the invention, the protective device of the hydraulic cylinder consists of a head plate attached to the piston rod and a rigid thermowell fixedly connected to the top plate, the protective tube having a rectangular cross-section, is longer than the maximum piston stroke of the piston and in each functional position of the piston at least a portion of the working cylinder includes. The protective tube is designed in particular as a dimensionally stable sheet metal body and preferably has an outer contour adapted to the cross section of the protective tube. The head plate and the protective tube can be welded, that is to say connected by welds. Alternatively, a screw connection is possible.
Die Abmessungen des Schutzrohres sind so gewählt, dass ein von senkrechten Wandflächen begrenzter Einbauraum von dem Schutzrohr ausgefüllt wird und zwischen dem Schutzrohr und einer angrenzenden Wandfläche lediglich ein Spalt von weniger als 7 mm, vorzugsweise von weniger als 4 mm, verbleibt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schutzrohres können Scher- und Quetschstellen zwischen geraden Wandflächen einer Maschine bzw. eines Maschinenteils und zylindrischen Flächen des Hydraulikzylinders vermieden werden. The dimensions of the protective tube are chosen so that an installation space limited by vertical wall surfaces is filled by the protective tube and only a gap of less than 7 mm, preferably less than 4 mm, remains between the protective tube and an adjacent wall surface. The inventive design of the protective tube shearing and crushing between straight wall surfaces of a machine or a machine part and cylindrical surfaces of the hydraulic cylinder can be avoided.
Die Kolbenstange des Hydraulikzylinders kann an ihrem freien Ende einen Gewindezapfen aufweisen, auf dem ein Kolbenstangenauge lösbar befestigt ist. Bei einer solchen Ausführung des Hydraulikzylinders ist die Kopfplatte der Schutzeinrichtung vorzugsweise zwischen dem Kolbenstangenauge und einer Bundfläche der Kolbenstange eingespannt. The piston rod of the hydraulic cylinder may have at its free end a threaded pin on which a piston rod eye is releasably secured. In such an embodiment of the hydraulic cylinder, the top plate of the protective device is preferably clamped between the piston rod eye and a collar surface of the piston rod.
Das Schutzrohr muss eine beachtliche Länge aufweisen, damit der Arbeitszylinder in jeder Funktionsstellung des Kolbens von dem Schutzrohr ausreichend überdeckt wird. Vorzugsweise ist auf dem Arbeitszylinder ein Führungskörper zur innenseitigen Abstützung des Schutzrohres angeordnet. Der Führungskörper ist so positioniert, dass er sich in jeder Funktionsstellung des Kolbens innerhalb des Schutzrohres befindet. Der Führungskörper nimmt auf das Schutzrohr wirkende Querkräfte auf und besteht vorzugsweise aus einem Gleitwerkstoff, z. B. einem verschleißfesten Kunststoff oder einem Lagermetall, z. B. einer Bronzelegierung. Der Führungskörper ist zweckmäßig als zweiteilige Klemmplatte ausgebildet, die durch Spannschrauben verbundene Segmente aufweist. Der als zweiteilige Klemmplatte ausgebildete Führungskörper kann leicht montiert werden, wobei die Position des Führungskörpers an dem Arbeitszylinder anwendungsorientiert festgelegt werden kann.The protective tube must have a considerable length so that the working cylinder is adequately covered by the protective tube in every operating position of the piston. Preferably, a guide body for supporting the inside of the protective tube is arranged on the working cylinder. The guide body is positioned so that it is in each functional position of the piston within the Protective tube is located. The guide body takes on the protective tube acting transverse forces and preferably consists of a sliding material, for. As a wear-resistant plastic or a bearing metal, z. B. a bronze alloy. The guide body is expediently designed as a two-part clamping plate having segments connected by clamping screws. The trained as a two-piece clamping plate guide body can be easily mounted, the position of the guide body can be set application-oriented to the working cylinder.
An dem von der Kopfplatte abgewandten Ende des Schutzrohres kann ein Endstück angeordnet sein, welches den Abstand zwischen dem Schutzrohr und der Mantelfläche des Arbeitszylinders überbrückt und den von dem Schutzrohr umschlossenen Raum endseitig kapselt. Das Endstück ist mit dem Schutzrohr vorzugsweise lösbar verbunden. Es kann insbesondere aus einem Ring bestehen, welches in den Endbereich des Schutzrohres eingesetzt und durch eine Rast- oder Schraubverbindung mit dem Schutzrohr verbunden ist. At the end remote from the top plate of the protective tube, an end piece may be arranged, which bridges the distance between the protective tube and the lateral surface of the working cylinder and encapsulates the enclosed space of the protective tube end. The tail is preferably detachably connected to the protective tube. It may in particular consist of a ring which is inserted into the end region of the protective tube and connected by a latching or screw connection with the protective tube.
Die Kopfplatte und das Schutzrohr bestehen vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Stahl. The top plate and the protective tube are preferably made of a corrosion-resistant steel.
Die Schutzeinrichtung eignet sich sowohl für einfach wirkende Hydraulikzylinder und Plungerzylinder als auch für doppelt wirkende Hydraulikzylinder. Der Arbeitszylinder eines einfach wirkenden Hydraulikzylinders oder eines Plungerzylinders weist an einem von dem Zylinderkopf fernliegenden Mantelabschnitt einen Hydraulikanschluss auf. Vorzugsweise ist die Länge des Schutzrohres so gewählt, dass der Hydraulikanschluss eines einfach wirkenden Hydraulikzylinders oder Plungerzylinders in jeder Funktionsstellung des Kolbens an der Außenseite des Arbeitszylinders frei zugänglich ist. Das Schutzrohr kann dann insbesondere einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Bei einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder weist der Arbeitszylinder in einem an den Zylinderkopf unmittelbar angrenzenden Mantelabschnitt einen zweiten Hydraulikanschluss auf, der in dem Innenraum des Schutzrohres angeordnet ist. Der Querschnitt des Schutzrohres muss entsprechend größer gewählt werden und weist vorzugsweise eine Rechteckform mit zwei langen und zwei kürzeren Schenkeln auf. The protective device is suitable for single-acting hydraulic cylinders and plunger cylinders as well as for double-acting hydraulic cylinders. The working cylinder of a single-acting hydraulic cylinder or a plunger cylinder has a hydraulic connection on a jacket section remote from the cylinder head. Preferably, the length of the protective tube is selected so that the hydraulic connection of a single-acting hydraulic cylinder or plunger cylinder is freely accessible in any functional position of the piston on the outside of the working cylinder. The protective tube can then in particular have a square cross-section. In a double-acting hydraulic cylinder, the working cylinder has a second hydraulic connection, which is arranged in the interior of the protective tube, in a jacket section immediately adjacent to the cylinder head. The cross section of the protective tube must be chosen correspondingly larger and preferably has a rectangular shape with two long and two shorter legs.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch: In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment. They show schematically:
Die
Der Hydraulikzylinder
Der konstruktive Aufbau des Hydraulikzylinders
An dem von der Kopfplatte
Die Kopfplatte
Das Ausführungsbeispiel der
Das in
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